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第二章 烷烃
一.目的要求
1. 了解烷烃的通式、同系列和同分异构等基本知识。 2. 掌握烷烃的系统命名法和普通命名法。
3. 掌握烷烃碳原子的杂化状态及分子结构特点。 4. 熟悉烷烃构象的概念及构象的写法。
5. 掌握烷烃的卤代反应及自由基反应的机理。 二.本章内容小结 1.烷烃的结构：
（1）烷烃——碳原子完全被氢原子所饱和的烃，通式为：CnH2n+2
（2）同系列——结构相似，而在组成上相差-CH2-的整数倍的一系列化合物。
同系物——同系列中的各个化合物叫做同系物。
同系物化学性质相似，物理性质随分子量增加而有规律地变化。
（3）碳架异构——分子式相同，分子中碳原子的连接顺序不同而产生的异构体。 （4）构象——由于围绕C-Cσ单键旋转而产生的分子中各原子或原子团在空间的不同排列方式。同一分子的不同构象称为构象异构体。分子的构象可以用透视式或纽曼投影式表示。 （5）在各种不同结构的碳链中，由于碳原子所处的地位不同可以分为伯（一级1°）、仲（二级2°）、叔（三级3°）和季（四级4°）四种类型，与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、仲、叔氢原子。 2.烷烃的命名：
烷烃的命名法常用普通命名法和系统命名法两种方法。
（1）普通命名法——亦称为习惯命名法，适用于简单化合物。对直链烷烃，叫正某(甲.乙.丙.丁.戊.己.庚.辛.壬.癸.十一.十二)烷；对有支链的烷烃，可以看作直链烷烃的烷基衍生物。 （2）系统命名法
a. 直链烷烃：与普通命名法相似，省略“正”字。
b. 有支链时：取最长碳链为主链，对主链上的碳原子标号。从距离取代基最近的一端开始编号，用阿拉伯数字表示位次。
c. 多支链时：和并相同的取代基。用汉字一.二.三…表示取代基的个数，用阿拉伯数字1，2，3…表示取代基的位次，按官能团大小次序(小的在前,大的在后)命名。
d. 其它情况
i. 含多个长度相同的碳链时，选取代基最多的链为主链；
ii. 在保证从距离取代基最近一端开始编号的前提下，尽量使取代基的位次和最小。 3.烷烃的物理化学性质： （1）烷烃的物理性质
a. 沸点：烷烃的沸点随分子量的升高而升高；正构者沸点高。支链越多，沸点越低。 b. 熔点：烷烃的熔点基本上随分子量的增加而增加；但偶数碳原子烷烃的熔点高于相邻奇数碳原子的烷烃。
c. 相对密度：随分子量的增加，烷烃的相对密度也增加，最后接近于0.8。 d. 溶解度：不溶于水，易溶于有机溶剂。
e. 折射率：折射率反映了分子中电子被光极化的程度，折射率越大，表示分子被极化程度越大。正构烷烃中，随着碳链长度增加，折射率增大。 （2）烷烃的化学性质
烷烃的化学性质比较稳定，室温下烷烃不和强酸.强碱.强还原剂.强氧化剂等发生反应。
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但在一定条件下，例如高温.高压.光照或有催化剂存在时，烷烃可发生氧化.异构化.裂化.取代等化学反应。
（3）烷烃的自由基取代机理 a. 机理为：
hv链引发X22XX+ RHR+ HXRX +XRRRXX2链终止链增长R+ X2RX+ R+ XR+ X
b. 自由基的稳定性为：苄基自由基≥烯丙基自由基≥叔烷基自由基>仲烷基自由基>伯烷基自由基>甲基自由基
c. 氢原子被取代相应活性为：叔氢>仲氢>伯氢 d. 卤原子的反应活性为：I > Br > Cl > F 三.例题解析
【例题1】用系统命名法命名下列化合物
CH2CH3(CH2)3CH3
1. CH3CHCHCH2CH(CH3)2CH2CH2CH32. CH3(CH2)2CHCH(CH2)4CH3 5.
CH(CH3)23.
4-甲基-3，5-二乙基辛烷
CH36. (CH3)3CCCH2CH3CH3
4.
2, 5-二甲基-4-乙基辛烷 CH3CH2CH2CHCH2CH3CH(CH3)2
4-异丙基-5-丁基癸烷
CH2CH3(CH3)2CHCHCH2CH(CH3)2
2-甲基-3-二乙基辛烷 2, 5-二甲基-3-乙基己烷 2,2,3,3-四甲基戊烷
【例题2】回答下列问题
1. 请写出2, 2-二甲基丁烷的一氯代产物
(CH3)3CCH2CH2Cl, (CH3)3CCHClCH3, ClCH2C(CH3)2CH2CH3
2. 写出1,2-二溴乙烷Newman投影式的优势构象
Br
HHBrHH
【例题3】
将下列烷烃按照沸点由高到低的顺序排列
A.己烷 B.辛烷 C.3-甲基庚烷 D.正戊烷 E.2，3-二甲基戊烷 F.2-甲基己烷 G.四甲基丁烷 解：烷烃为非极性分子，其沸点主要决定于分子量的大小和相同分子量时，分子中支链的多少。据此，沸点排列如下：B?C?G?F?E?A?D 【例题4】用反应式写出下列合成的所有步骤： 1. 从1-氯-2-甲基丙烷合成异丁烷 CH3CH3CH3CHCH2ClZn/HClLiAlH4CH3CHCH3
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2. 从2-氯-2-甲基丁烷合成2-氘-2-甲基丁烷 CHCH3CH3Mg3D2OCH3CH3CH2C-DCH3
CH3CH2CCl乙醚CH3CH2CMgClCH3【例题5】
某烷烃的相对分子质量为114，在光照的条件下与氯气反应，仅生成一种氯化物，试推断其结构。
解：烷烃的通式为CnH2n+2，则12n+2n+2=114，解得n=8，故烷烃的分子式为：C8H18。又由题意，只生成一种一氯代产物，说明烷烃中的十八个氢原子都是等性的，所以其结构式为：(CH3)3CC(CH3)3。 【例题6】
甲烷的自由基氯代反应历程，为什么是间接取代，而不是直接取代？ 即：Cl2hv2Cl, CH4+Cl+ClHClCH3Cl2CH3Cl+Cl
而不是：CH4CH3Cl+H
解：甲基游离基要比氢游离基稳定得多，因而生成活性中间体甲基游离基比生成氢游离基需要的活化能低，反应易于进行。同时从反应的能量上进行分析也可以得出同样的结论。 CH4+ClCH3+HClH=-4.18KJ/mol CH4+Cl
CH3Cl+HH=87.9KJ/mol
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习题A
一.用系统命名法命名下列化合物 1. (CH3)2CHCHCH2CH2CH(CH2CH3)22. CH33.
CH2CH3 CH3CH2CHCH(CH2CH2CH3)2
4.
CH2CH35.
CH36.
CH3CH2CHCHCH(CH3)2CH3CH2CHCCH2C(CH3)3CH3CH2CH2CH3二.写出下列化合物的结构式
1. 2,4-二甲基-4-乙基庚烷 2. 3-甲基-3-乙基戊烷 3. 2-甲基丁烷 4. 2,2,3-三甲基丁烷 5. 4-异丙基-5-丁基癸烷 6. 2,2,4-三甲基戊烷 三.选择题和判断题
1.下列自由基稳定性大小排列顺序正确的是（ ）
a.CH3CH2CHCH3b. (CH3CH2)3Cc. CH3d. CH3CH2CH2
A. b> a.> d.> c. B. b.> a.> c.> d. C. c.> d.> a.> b. D. c.> b.> a.> d. 2.分子中有3个-CH3的C7H16其可能的结构有（ ）
A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种 3.下列物质中属于有同分异构体的是（ ） ①CH3CH2CH2CH2CH3②
(CH3)2CHCH2CH2CH3
CH3CH3CH3③CH3CH2CH2CHCH3④CH3CH2CHCH3⑤CH3CH2CHCH2CH3
A.①和④ B.⑤和③ C.②④和⑤ D.③和④ 4.烷烃分子中，?键之间的夹角一般最接近于（ ） A.109.5° B.120° C.180° D.90°
5.光照下烷烃卤代反应的机理是通过（ ）中间体进行。
A.碳正离子 B.自由基 C.碳负离子 D.协同反应,无中间体
CHBr236. hv生成的一元取代物是 CHCH3CH33A. CH2BrB. BrC. BrD. Br
7.下列烷烃中属于同分异构体的是（ ），属同种物质的是（ ），属同系物的是（a.
CH3CH2CH2CH2CH3 b.
CH3CH2CH2CH3 c.
(CH3)2CHCH2CH2CH3
CH3CH2CHCH2CH3CH3CHCH2CH2CH3d. CH3e . CH3
8.将下列烷烃中沸点最高的是（ ），沸点最低的是（ ）。 A. 新戊烷 B. 异戊烷 C. 正己烷 D. 正辛烷 9.乙烷具有不同构象的原因是( )。
A.碳原子为sp3杂化 B.碳碳单键可以自由旋转 C.该分子具有Newman投影式 D.只有碳和氢两种元素组成 10.下列化合物含有伯.仲.叔氢的是( )
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。
）